травление

ТРАВЛЕНИЕ химическое

удаление части поверхностного слоя монокристалла, заготовки или изделия с помощью топохим. реакций. Проводится с использованием растворов, расплавов, газов (газовое Т.) или активир. газов (напр., плаз-мохимическое Т.). Собственно химическое Т. иногда сочетают с мех. воздействием, в качестве источника тепла и активатора при газовом Т. в ряде случаев используют лазеры.

Обработку поверхности ионными пучками с высокой кинетической энергией в вакууме (ионное, ионно-плазменное Т.) и частичную возгонку в вакууме (термическое Т.) обычно не относят к химическому Т.

В зависимости от морфологии получаемой поверхности химическое Т. может быть выравнивающим (полирующим, шлифующим) и избирательным (селективным). При выравнивающем Т. происходит сглаживание рельефа поверхности, уменьшение ее шероховатости, при избирательном Т. — увеличение неоднородности поверхности, выявление дефектов структуры, границ двойников и доменов, растравливание трещин, царапин и т. п. Грани монокристаллов с разл. ориентацией раств. с разной скоростью. Поэтому избирательное Т. монокристаллов связано с образованием фигур (ямок) Т., форма которых определяется структурой кристалла, ориентацией поверхности, видом дефектов и составом травителя, а количество-плотностью дефектов.

Выравнивающее Т. наблюдается обычно при протекании процесса в диффузионной области, а избирательное — в кинетич. области. Поэтому изменение температуры, концентрации реагентов, гидродинамич. обстановки, введение добавок (в частности, ПАВ) могут изменить характер процесса, который может стать комбинированным, напр. — с избират. действием в начальные периоды и выравнивающим в конце процесса. Наряду со сглаживанием рельефа поверхности может происходить образование глубоких, иногда сквозных узких каналов.

Т. через защитные маски, нанесенные на поверхность с помощью фотолитографии, с послед. удалением этих масок удается получать профили и детали заданных размеров. Миним. размеры профилей определяются разрешающей способностью фотолитографии, которая может достигать 1 мкм и менее. Главная трудность-отклонение боковых стенок вытравливаемого профиля от нормали к внеш. поверхности-образование клина Т., растворение материала под защитной маской. Геометрия клина Т. определяется крис-таллич. структурой, ориентацией кристалла, размерами и ориентацией не защищенного маской участка поверхности, кинетикой процесса.

Химическое Т. проводят с помощью веществ, позволяющих получать хорошо растворимые или (в случае газов) легко летучие продукты. Для Т. кремния, кварца, кварцевого стекла и силикатных стекол чаще всего используют водные растворы на основе HF или NH₄HF₂, для Т. металлов-кислоты и их смеси, для плазмохимического Т. кремния и кварца-CF₄, фторхлоруглероды и др. Наиб. предпочтительны растворы, обладающие буферными свойствами.

Химическое Т. применяют в технологии монокристаллов, стекол и поликристаллов (металлов, сплавов, полупроводников и др. неорг. материалов) для очистки от окалины и др. поверхностных загрязнений, выявления дефектов структуры и двойников, определения кристаллографич. ориентации, удаления нарушенных слоев, придания поверхности определенных свойств (полировка, шлифовка, загрубление, изменение к.-л. характеристик), для повышения мех. прочности изделий, для изготовления рельефа или деталей определенной формы, в частности в планарной технологии полупроводниковых приборов, при изготовлении резонаторов, частотных фильтров, хим. сенсоров и т. п.

^{Лит.: Травление полупроводников, пер. с англ., М., 1965; Амелинкс С., Методы прямого наблюдения дислокаций, пер. с англ., М., 1968; Пшеничников Ю. П., Выявление тонкой структуры кристаллов. Справочник, М., 1974; Хейман Р. Б., Растворение кристаллов. Теория и практика, пер. с нем., Л., 1979; Раков Э. Г., Федоров А. Е., в кн.: Итоги науки и техники, сер. Неорганическая химия, т. 15, М., 1988, с. 120–28.}

_{Э. Г. Раков}